JPH09314860A

JPH09314860A - インクジェット記録装置およびインクジェットヘッドの異物除去方法

Info

Publication number: JPH09314860A
Application number: JP13996796A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Nishigori; 均錦織; Norifumi Koitabashi; 規文小板橋; Akisue Yamada; 顕季山田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-06-03
Filing date: 1996-06-03
Publication date: 1997-12-09

Abstract

(57)【要約】【課題】インク吐出のために生成される気泡を吐出口
を介して外気と連通させつつインク吐出を行う方式のイ
ンクジェットヘッドにおいて、気泡を外気と連通しない
状態で形成する条件がヘッドにより変動しても、常に上
記気泡を安定して形成し、その消滅時のキャビテーショ
ンによりヒータ上の異物を除去する。【解決手段】気泡が外気と連通しない状態で形成され
る駆動条件である、ヒータに印加される吐出信号のパル
ス幅の範囲Ａを、予めインク吐出およびそのときの音響
センサによる出力検知を行うことによって知り、最適な
パルス幅を定める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット記録
装置に関し、詳しくはインク吐出に利用される熱エネル
ギーを発生する電気熱変換素子（ヒータ）に堆積等した
異物を除去することができるインクジェット記録装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置は、インクを微
少な液滴として吐出口より吐出し文字や図形等の記録を
行うものであり、高精細な画像の出力、高速記録の手段
として優れた利点を有している。特に、電気熱変換素子
（以下、ヒータともいう）が発生する熱エネルギーを利
用して生成したバブル（気泡）の圧力を用いる方法、い
わゆる熱インクジェット記録方法（例えば特公昭６１−
５９９１１〜４号公報に開示される方法）は装置の小型
化、画像の高密度化が容易であるなどの利点を有してい
る。

【０００３】また、吐出インク滴が吐出口を離れる前に
その吐出のための気泡を吐出口近傍で外気に連通させて
吐出を行うインクジェット記録方法（例えば特願平２−
１１２８３２〜４号に開示するもの）は、インク滴をさ
らに小さくできるとともにスプラッシュやミストの発生
が少なく、また上記の熱インクジェット記録方法とは異
なり、インクジェットヘッド自体の温度が変化しても吐
出量の安定した吐出を行うことができるという特徴を有
している。

【０００４】図１５には、上記のバブル連通吐出方式を
適用しうるインクジェットヘッドの一例を示す分解斜視
図である。

【０００５】図１５に示すように、基板１０１上には、
所定の数のヒータ１０２およびヒータ１０２に電気信号
を送る電極配線（図示せず）が形成され、また、これら
ヒータ１０２を含むことができるインク路１０３を所定
間隔で形成しかつこれらのインク路１０３の各々と連通
する共通液室１０４を形成するための複数の隔壁１０５
が設けられている。そして、これら隔壁１０５上にイン
クの供給口１０６が形成された天板１０７を接合するこ
とでインクジェットヘッドが形成される。すなわち、隔
壁１０５、基板１０１および天板１０７によって各イン
ク路１０３およびその端部の開口としての吐出口が形成
され、これら各インク路には同様に形成される共通液室
１０４からインクが供給される。また、電極配線を介し
てヒータ１０２に吐出信号が印加されることによりヒー
タ１０２上にバブルが発生し、その圧力によって吐出口
よりインク滴が吐出される。

【０００６】図１６はバルブ連通吐出方式を適用しうる
インクジェットヘッドの他の例を示す分解斜視図であ
る。

【０００７】図１６に示す構成は１つの吐出口に対した
インクジェットヘッドの一部分であり、このような構成
単位の複数によってヘッドが構成される。図において、
基板１１１上には、所定の数のヒータ１１２およびヒー
タ１１２に電気信号を送るための電極配線（図示せず）
が形成され、これらヒータ１１２上に所定間隔のインク
路１１３を形成するための隔壁１１４が設けられてい
る。そして、隔壁１１４上にインクの吐出口１１７が形
成された天板１１６を接合することでインクジェットヘ
ッドが構成される。すなわち、隔壁１１４、基板１１１
および天板１１６で囲まれた部分がインク路１１３とな
り、電極配線を介してヒータ１１２に吐出信号を印加
し、ヒータ１１２上にバブルを発生させることにより吐
出口１１５より液滴が吐出される。

【０００８】以上示したインクジェットヘッドでは、所
定の吐出信号をヒータに印加することにより、ヒータ上
にバブルを形成し、かつこのバブルを吐出口を介して外
気に連通させながら吐出口より液滴を吐出することがで
きる。

【０００９】ところで、一般にヒータを用いてインクを
吐出する方式のインクジェットヘッドでは、使用するイ
ンクの組成とインクジェットヘッドの駆動条件によって
は、インクジェットヘッドの使用が長期に及んだり吐出
回数が増加する場合には、例えばヒータ上にインク中の
染料などがコゲて堆積した物や析出物が付着することが
ある。このような場合には、バブルの成長が阻害されて
圧力が低下し、吐出量が減少したり吐出量の吐出口間で
のばらつきが発生し、この結果、画像の濃度低下や濃度
ムラの発生による画像品位の低下が発生することがあ
る。

【００１０】バブル連通方式において、上記コゲ等に対
処する方法として、非記録時に、所定の吐出信号をヒー
タに印加する際の駆動条件を変更し吐出口を介して外気
に連通しない状態でバブルを形成し、そのバブルが消泡
する時に生ずるキャビテーションにより、ヒータ上のコ
ゲ堆積物や析出物を剥離させ、取り除く方法が、例えば
特開平７−１７０４０号公報に提案されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法には次に述べるような問題を発生することがある。

【００１２】バブル連通方式のインクジェットヘッド
は、バブルが吐出口を介して外気に連通する条件でイン
ク吐出がなされるよう設計されているため、バブルが吐
出口を介して外気に連通しない状態で吐出を行うための
駆動条件のマージンが比較的小さい。

【００１３】一方、吐出信号をヒータに印加することに
より発生するバブルの成長は、ヒータの厚さや形状、吐
出口、インク路などの寸法や電源電圧のばらつきなど、
記録装置やヘッドの個体差に左右され、また、同じ記録
装置やヘッドであっても、ヒータの表面の状態や、ヘッ
ドの状態、インクの濃度などによりバブル成長特性のば
らつきを発生する。

【００１４】それに伴い、バブルが吐出口を介して外気
に連通しない状態で吐出が行われる、インクジェットヘ
ッドの駆動条件もばらつく。このような記録装置やイン
クジェットヘッドの固体差によるばらつきが大きく、か
つ、上記のように駆動条件の設定のマージンが小さい場
合には、記録装置やインクジェットヘッドの固体差を無
視して、あらかじめ決められた駆動条件で、バブルが吐
出口を介して外気に連通しない状態の駆動を行うことは
困難な場合がある。

【００１５】本発明は、このような問題を解消するため
になされたものであり、その目的とするところは、バブ
ル連通方式のインクジェットヘッドにおいて外気に連通
しない状態でバブルを形成する際のバブル発生状態のば
らつきにかかわらず一定のキャビテーション発生によ
り、ヒータ上のコゲ堆積物や析出物を良好に除去するこ
とができるインクジェット記録装置を提供することにあ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
気泡を形成し、該気泡を吐出口を介して外気と連通させ
るとともにインクを前記吐出口から吐出させるインクジ
ェットヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録装
置であって、気泡を形成しかつ該気泡が吐出口を介して
外気と連通しない状態を形成せしめる非連通駆動手段
と、該非連通駆動手段の駆動に係るインクジェットヘッ
ドの特性を検知するヘッド特性検知手段と、少なくとも
該ヘッド特性検知手段により得られた情報に基づき、前
記非連通駆動手段の駆動条件を定める駆動条件設定手段
と、を具えたことを特徴とする。

【００１７】また、気泡を形成し、該気泡を吐出口を介
して外気と連通させるとともにインクを前記吐出口から
吐出させるインクジェットヘッドを用いて記録を行うイ
ンクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドの
異物除去方法であって、気泡を形成しかつ該気泡が吐出
口を介して外気と連通しない状態を形成せしめる非連通
駆動手段によりインクジェットヘッドを駆動し、該駆動
の結果から当該インクジェットヘッドの特性を検知し、
該検知に基づいて前記非連通駆動手段の駆動条件を定
め、該定められた駆動条件で前記非連通駆動手段が当該
インクジェットヘッドを駆動することにより、当該イン
クジェットヘッドの吐出ヒータ上に付着した異物を除去
する、各ステップを有したことを特徴とする。

【００１８】以上の構成によれば、非連通駆動手段が予
めインクジェットヘッドを駆動し、このときのヘッドの
非連通駆動に係る特性を検知し、その検知結果に基づい
て当該ヘッドの非連通駆動条件を定めるので、そのヘッ
ドの特性に適した非連通駆動条件でヘッドを駆動でき
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００２０】〈第１実施形態〉本実施形態では、ヒータ
に印加する吐出信号のパルス幅を変化させながら記録ヘ
ッドの駆動を行うとともに、その駆動の際のキャビテー
ションの発生の有無をキャリッジ上に設けた音響センサ
により検出し、そのデータを用いてバブルが大気と連通
しない状態で発生する、吐出信号のパルス幅の範囲を求
め、ヒータ上のコゲ堆積物や析出物を除去するときに用
いる駆動条件を決定する。

【００２１】図１は、本実施形態に用いるインクジェッ
ト記録装置の構成を示す斜視図である。

【００２２】インクジェットヘッド１１はキャリッジ１
２に搭載され、インクジェットヘッド１１の吐出回復操
作時には、キャリッジ１２は、図中矢印で示す記録範囲
１３の外に設けられた吸引装置１４部へ移動し吸引処理
等の吐出回復操作が行われる。この吸引装置１４はキャ
ップを有し非記録時にインクジェットヘッド１１の吐出
口面を覆うこともできる。さらには、記録ヘッドを吐出
しない状態で長時間放置すると、インク中の揮発成分の
蒸発により、吐出口付近のインクが増粘したりあるいは
濃度が増加することがある。このような増粘等したイン
クを除去することを目的として、吸引装置１４の近くに
設けた不図示のインク受けにむけて、記録ヘッドから所
定の発数、所定のタイミングで、インク滴を吐出する、
いわゆる予備吐出を行う。また、インクの吐出部に近い
キャリッジ１２上には不図示の音響センサがを設けられ
ている。

【００２３】インクジェットヘッド１１は、図１５に示
したバブル連通吐出方式のインクジェットと同様のもの
であり、ここではその説明を省略する。なお、インクジ
ェットヘッド１１の基板１０１上には不図示の温度セン
サがヒータ等と同様の過程で形成されており、その出力
により記録ヘッドの温度をモニターすることができる。

【００２４】本実施形態における記録ヘッドの駆動は、
高速の駆動を容易にするため、単一の駆動パルスで行
う。これは、複数の駆動パルスにより駆動を行い、先行
するパルスで吐出ヒータの近傍のインクを加熱してお
き、後続のパルスで気泡を発生して吐出を行う場合に
は、単一のパルスで駆動する場合と比べ、少ない投入エ
ネルギーで比較的大きなバブルを発生させることができ
るが、記録ヘッドの駆動を高速に行おうとすると、個々
のヒータの駆動に割当てられる時間はそれだけ短くなる
ため、複数のパルスでの駆動は不利となるからである。
ただし、単一のパルスで駆動すると比較的バブルは成長
しにくいため、複数の駆動パルスを用いた場合と同じ大
きさのバブルを生じさせるには、ヒータサイズを大きく
することなどが必要となる。

【００２５】インクジェットヘッド１１を、バブルが吐
出口より外気に連通する条件で駆動した場合の、記録ヘ
ッドからインクを吐出する様子を図２を用いて説明す
る。図２において、１２１はインク路１０３内のインク
を示し、１２３はインク路１０３の端部における開口で
ある吐出口、１２５はインクジェットヘッドの吐出口が
設けられる面（吐出口面）、１２６はインクによって形
成されるメニスカス、１２７はヘッド駆動時にインク中
に形成される気泡（バブル）である。

【００２６】図２（ａ）は発泡前の状態を表し、インク
１２１のメニスカス１２６は吐出口面１２５にほぼ連な
った面を形成している。ここで、ヒータ１０２に瞬間的
に吐出信号を印加することによりヒータ１０２の近傍の
インク１２１を加熱すると、バブル１２７が発生し、膨
張を始める（図２（ｂ））。バブル１２７は膨張を続
け、吐出口１２３を介して外気と連通する（図２
（ｃ））。このときバブル１２７より吐出口１２３側に
あるインク１２８は、このときまでにバブル１２７から
与えられていた運動量のために前方に押し出される（図
２（ｃ））。そして、インク１２８は、インク路１０３
内のインクと分離して独立の液滴１２９となって紙など
の被記録媒体へ飛翔する。すなわち、インク吐出が行わ
れる（図２（ｄ））。この時、メニスカス１２６は吐出
口１２３から内方へ後退した状態にあり、その前方に空
隙を生じている（図２（ｅ））。しかし、この空隙は、
インク１２１のインク路等に対する表面張力およびイン
クが接するインク路１０３の内壁の濡れ性等によってメ
ニスカス１２６が前進し、インクが満たされ、吐出前の
状態へ戻る（図２（ｆ））。

【００２７】次に、図２に示すインクジェットヘッドに
ついてバブルが吐出口を介して外気に連通しない条件で
駆動を行った場合の、インク吐出時の様子を図３を用い
て説明する。なお、図３においては、図２に示す場合と
その挙動が異なるメニスカス気泡、インク滴等について
図２とは異なる符号で示す。

【００２８】図３（ａ）は発泡前の状態を表し、図２に
示す場合と同様インク１２１のメニスカス１３６は吐出
口面１２５にほぼ連なって形成されている。ここで、ヒ
ータ１０２にインクを発泡させるには十分で、かつバブ
ルが大気と連通しない条件のパルス幅を有した吐出信号
を印加することによりヒータ１０２の近傍のインク１２
１を加熱すると、バブル１３７が発生し、膨張を始める
（図３（ｂ））。ここで、印加する吐出信号のパルス幅
は先に説明した図２の場合よりも短いので、バブル１３
７は大気と連通するまでには膨張しない（図３
（ｃ））。そして、この膨張によって吐出口１２３から
突出したインク１３８は、やがて独立の液滴１３９とな
って紙などの被記録媒体へ飛翔する（図３（ｄ））。そ
の後、バブル１３７は収縮していき、消滅する際にキャ
ビテーションを発生する（図３（ｅ））。この時、メニ
スカス１３６は吐出口１２３から内方へ引き込まれ、こ
れによってインク路１０３の前方には空隙が生じる（図
３（ｅ））。しかし、この空隙には、インク１２１の表
面張力およびインクが接するインク路１０３の内壁の濡
れ性等によってメニスカス１３６が前進し新たなインク
が満たされて吐出前の状態に戻る（図３（ｆ））。

【００２９】図４は本実施形態のインクジェットヘッド
を駆動する信号（吐出信号）のパルス幅とそのときのイ
ンクの吐出速度との関係を示す線図である。

【００３０】図の横軸は吐出信号のパルス幅を示し、縦
軸は吐出したインク滴の初期速度を示す。図中Ａで示さ
れる範囲は、吐出信号の印加によりバブルが大気と連通
しない状態の発泡が生じるパルス幅の範囲を、図中Ｂで
示される範囲は吐出信号の印加によりバブルが大気と連
通する状態の発泡が生じるパルス幅の範囲をそれぞれ示
す。

【００３１】吐出信号のパルス幅を大きくしていくと、
あるパルス幅でインクを吐出する程ではないがバブルが
発生し（Ａの領域の始まり）、さらに大きくするとバブ
ルが大気と連通しない状態でインクが吐出される。そし
て、パルス幅を更に大きくすると、バブルが大気と連通
する状態でインクが吐出される（領域ＡとＢの境界）。

【００３２】本実施形態は、このＡの範囲でかつ有効な
キャビテーションが生じる気泡を発生させることができ
るパルス幅の範囲がインクジェットヘッドや記録装置の
特性の個体差や、経時変化等によって異なることに着目
し、このようなキャビテーションが発生する適正な範囲
を、ヒータ上のコゲ等と処理する時点のインクジェット
ヘッド毎に検出し、その求めた領域のパルス幅でインク
ジェットヘッドを駆動することにより、ヒータ上のコゲ
堆積物や析出物を剥離させ取り除くものである。

【００３３】以下、本実施形態のヒータ上の異物除去の
ための処理について図４ないし図８を参照して説明す
る。

【００３４】記録ヘッドを前述の予備吐出の位置に移動
させ、その位置で吐出信号のパルス幅を変化させつつそ
のパルス幅で記録ヘッドの駆動を行うとともに、キャビ
テーションの発生の有無をキャリッジ上に設けた音響セ
ンサにより検出する（図８のステップＳ１）。

【００３５】図４および図５を参照してキャビテーショ
ンの発生に関するデータ取得について以下に説明する。
本実施形態では図４に示すＰ₁からＰ₁₂までのパルス幅
それぞれについてキャビテーションの発生の有無のデー
タを取得する。まず、図５に示すように吐出信号のパル
ス幅Ｐ₁で２０ｍｓｅｃの間５ｋＨｚの周波数で吐出を
行い、その後２０ｍｓｅｃの間インクジェットヘッドの
駆動を停止した後に、再び吐出信号のパルス幅Ｐ₁で２
０ｍｓｅｃの間５ｋＨｚの周波数で吐出を行う。このよ
うな２０ｍｓｅｃ間のそれぞれ駆動および停止を１０回
繰り返す。

【００３６】適度な応答速度の音響センサを選択して用
いた場合、上述のようなヘッド駆動を行うとき、図５に
示すようなのこぎり刃状の波形の信号を得ることがで
き、この信号について図中Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…で示す
タイミングでデータの取得を行う。この場合２０ｍｓｅ
ｃ間の駆動を１０回行うので、吐出信号幅Ｐ₁について
ｓ₁からｓ₂₀のタイミングでデータ取得を行うことにな
り、計２０個のデータを取得することになる。なお、上
記のように、比較的長い２０ｍｓｅｃの周期でデータサ
ンプリングを行うので周期の短いノイズの影響を除去す
ることができる。

【００３７】吐出信号幅Ｐ₁のデータの取得の後、イン
クジェットヘッドの放熱のため６０ｍｓｅｃの間駆動を
停止し、次の吐出信号幅Ｐ₂について同様のヘッド駆動
およびデータの取得を行う。以降、同様のヘッド駆動お
よびデータ取得を行い、パルス幅Ｐ₁₂までのデータを取
得する。

【００３８】以上のようにして得られたパルス幅Ｐ₁か
らＰ₁₂それぞれのデータについて、次のようにしてそれ
ぞれデータ１を算出する（図８のステップＳ２）。な
お、以下の式では、タイミングｓ_nで取得されたデータ
を同一の符号ｓ_nで示している。

【００３９】

【数１】ｄ_n＝ｓ_2n−ｓ_2n-1 ；ｎ＝１，２，…，９，１０Ｄ＝ｄ₁＋ｄ₂＋…＋ｄ₁₀ このようにして得られたパルス幅Ｐ₁ないしＰ₁₂それぞ
れのデータ１をＤ₁ないしＤ₁₂で表わす。上記のような
計算を行うのは４０ｍｓｅｃ以外の周期を持つ信号を極
力除去するためである。このようにして得られたデータ
を図６に示す。さらに、データ１について次に示すよう
な処理を行う（図８のステップＳ３）。

【００４０】

【数２】Ｅ_m＝Ｄ_m+1−Ｄ_m ；ｍ＝１，２，…，１１この処理は、連続したパルス幅についての各Ｄについて
差分をとり、所定のしきい値と比較してキャビテーショ
ンが始まる駆動条件と、キャビテーションがなくなる駆
動条件を判断することにより、キャビテーション発生の
判断に対する周波数の低いノイズの影響を極力避けるた
めのものである。ここで、ｍは測定に用いたパルス幅に
対応する。Ｅ_mがプラスであれば、そこでキャビテーシ
ョンは大きくなっていることを示し、マイナスであれば
キャビテーションが小さくなっていることを示す。この
ようにして得られたデータ２を図７に示す。

【００４１】次に、以上のデータに基づいてヒータ上の
異物除去に適切な吐出信号のパルス幅を求める（図８の
ステップＳ４）。すなわち、図７に示すようにしきい値
Ｔ₁およびＴ₂を予め設定しておき、これらのしきい値
と各パルス幅毎のデータ２とをそれぞれ比較する。その
結果において、パルス幅Ｐ₁から順により大きいパルス
幅を参照して行くときそのデータ２の値がはじめてＴ₁
より大きくなるときのパルス幅を求める。一方、パルス
幅Ｐ₁₂から順にパルス幅の小さい方へ参照して行くと
き、そのデータ２がはじめてＴ₂より小さくなったパル
ス幅を求め、このパルス幅と上記で求めたパルス幅との
平均を取り、それをヒータ上のコゲ堆積物や析出物を除
去するときに用いる吐出信号のパルス幅（コゲはがし駆
動条件）とする。

【００４２】以上のようにコゲはがし駆動条件を定めた
後に、その条件の記録ヘッドの駆動を行うことにより
（図８のステップＳ５）、ヒータ上のコゲ等の異物をキ
ャビテーションによって除去することができる。

【００４３】このように、インクジェットヘッドや記録
装置の特性の個体差や、経時変化等によって、バブルが
連通しない状態でキャビテーションを有効に生じさせる
駆動条件は変動することがあるが、本実施形態によれば
予め適正な駆動条件を求めるので、キャビテーションを
安定して発生させ、ヒータ上のコゲ堆積物や析出物を良
好に取り除くことが可能となった。

【００４４】なお、本実施形態では、キャリッジに設け
た音響センサによりキャビテーションの検知を行った
が、本発明の適用はこの構成に限るものではない。音響
センサが設けられる位置は、キャビテーションの音を検
知できる位置にあれば良く、例えば、インクジェットヘ
ッドから吐出されたインクをうけるインク受けの付近に
センサを設けても良いし、また、インクジェットヘッド
の中に作り込んでも良い。

【００４５】〈第２実施形態〉上記第１実施形態では、
キャビテーション発生の有無をキャリッジ上に設けた音
響センサにより検出し、そのデータを用いて、バブルが
大気と連通しない状態で発生する、吐出信号のパルス幅
の範囲を求めた。これに対し、本実施形態ではインクジ
ェットヘッドから吐出されたインク滴の飛翔経路に光を
通し、吐出インク滴によりこの光が遮れることを光学的
に検知することによって駆動条件を求める。すなわち、
インク滴が吐出され始めるタイミングを上述のように光
学的に検出し、このときのコゲはがし駆動条件とするも
のである。

【００４６】図９はインク滴検知のための光学系の概略
を示す模式図である。

【００４７】インクジェットヘッドとインク受けとの間
のへインク飛翔経路に、図に示すように、光路を形成す
る。光源２０１にはレンズ等が組み込まれることによて
その射出する光は平行光とされる。光源から射出された
光はインク滴の飛翔する経路を通った後光学センサ２０
４に至る。この構成により、吐出インク滴が光を遮ると
光学センサの出力が変化することによりインクが吐出さ
れたことを検知することができる。

【００４８】本実施形態でも同様に、図４に示したＰ₁
からＰ₁₂までのパルス幅の吐出信号を用いてインクジェ
ットヘッドを駆動しインク滴の検知を行う。また、こお
において、第１実施形態のように、適度な応答速度のセ
ンサを用いることや、インクジェットヘッドを駆動して
いる場合と、ヘッドの駆動していない場合のセンサの出
力の差を取り、さらに複数回データを取り和をとること
により、Ｓ／Ｎ比を高めることができる。このようにし
て得られたものをデータ１とする。パルス幅Ｐ₁からＰ
₁₂に対応した、それぞれのデータ１を図１０に示す。

【００４９】これらのデータ１について、第１実施形態
と同様に、それぞれのデータ間の差を取り、これをデー
タ２とする。データ２を各パルス幅について図１１に示
す。

【００５０】図１１において、インク吐出の始まりを判
定するためのしきい値Ｔを設定しておき、データ２がＴ
より大きくなる最小のパルス幅（以下、Ｐ_thと呼ぶ）を
検出する。本実施形態に用いた記録装置では、Ｐ_thに対
し約１．１５倍のパルス幅で、バブルが大気と連通する
状態になることがわかっており、このため、Ｐ_thを１．
０８倍したパルス幅を用いて、インクジェットヘッドを
駆動することによりヒータ上のコゲ堆積物や析出物の除
去を行う。

【００５１】以上のように、本実施形態においても、第
１実施形態同様にヒータ上のコゲ堆積物や析出物を取り
除くことができるが、インクジェットヘッドの吐出不良
検知のために光学的な吐出検知機構を備えているインク
ジェット記録装置では、その機構を共用して、コゲはが
し駆動の条件を定めることができるという利点がある。

【００５２】上記第１および第２の実施形態では、デー
タの取得の方法として、所定のインクジェットヘッドの
駆動と休止の繰り返しをしながらデータをサンプリング
し、駆動時のデータと休止時のデータとの差を取ったも
のを、複数回の繰り返しについて和を取った。それによ
り、ある程度の周期の短いノイズや、または周期のある
程度以上長いノイズの影響は除去できる。しかし、イン
クジェットヘッドの駆動タイミングによる周期性を利用
してノイズを軽減させる方法は他にも考えられ、そのよ
うな方法を行っても良い。例えば、センサにより応答性
の良いものを使用し、データサンプリング間隔を短く
し、得られたデータを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によ
ってで処理し、ヘッドを駆動した周波数のデータのみを
採用することによりＳ／Ｎ比を更に向上することもでき
る。

【００５３】〈第３実施形態〉本発明の第３実施形態で
は、所定の空吐出にともなうインクジェットヘッドの昇
降温から、ヘッドがインクを吐出しはじめるパルス幅
（Ｐ_th）を検知し、それを用いて、コゲはがし駆動の駆
動条件を定める。

【００５４】図１２はあるパルス幅で、所定発数の吐出
を行った場合の記録ヘッドの昇降温を示す模式図であ
る。図中、破線はインクジェットヘッドからインク滴が
吐出されなかった場合の昇降温カーブを示し、実線はイ
ンク滴が吐出された場合の昇降温カーブを示す。

【００５５】インク滴が吐出された場合には、この吐出
インク滴とともにヒータで発生した熱の内いくらかがヘ
ッドの外部に持ち去られるため、ヘッドの昇降温は小さ
くなる。ヘッドの昇降温は次の式ΔＴｉで評価すること
ができる。

【００５６】

【数３】ΔＴｉ＝（Ｔ₂−Ｔ₁）＋（Ｔ₂−Ｔ₃）これはインクジェットヘッドに緩やかな温度変化がある
状態においても、ヒータ駆動による昇降温をより正確に
評価するためのものである。

【００５７】本実施形態ではまずインクジェットヘッド
の温度を測定し（Ｔ₁）、パルス幅Ｐ₁、周波数５ｋＨ
ｚの駆動を１秒間行いヘッド温度を測定する（Ｔ₂）。
その後、一秒間のヘッド駆動の停止の後、ヘッド温度を
測定する（Ｔ₃）。この測定を連続して各パルス幅
Ｐ₂，Ｐ₃，…，Ｐ₁₂についても行う。

【００５８】図１３はインク滴が記録ヘッドから吐出さ
れない場合の、ΔＴｉとパルス幅とのおおまかな相関を
示すものである。

【００５９】図から明らかなように、ΔＴｉはパルス幅
にほぼ比例する。そこで、Ｐ_n（ｎ＝１，２，…，１
２）に対するΔＴｉを示す、ΔＴｉ_nを（Ｐ_n／Ｐ₁）
の値で割った値で比較を行うようにする。

【００６０】

【数４】ΔＴｉ′_n＝ΔＴｉ_n／（Ｐ_n／Ｐ₁）；ｎ＝
１，２，…，１２このデータの例を図１４に示す。図１４に示されるよう
にパルス幅が大きくなるのにつれて、インク滴が吐出さ
れはじめるとΔＴｉ′の値は１より小さくなっていく。
そこで図中に示すしきい値Ｔを設定しておき、Ｔより小
さいΔＴｉ′_nを示す最小のパルス幅をＰ_thとして採用
する。

【００６１】そして第２実施形態と同様にＰ_thを１．０
８倍したヘッド駆動パルス幅を用いて、インクジェット
ヘッドを駆動し、これによりヒータ上のコゲ堆積物や析
出物を剥離させ、それらを取り除くことができる。

【００６２】本実施形態の構成では、インクジェットヘ
ッドに作り込まれた温度センサを用いて、データの測定
ができるためコストを比較的低く抑えることができると
いう利点がある。一方、第１および第２実施形態の場合
と比べパルス幅設定等に比較的時間を要する場合があ
る。

【００６３】なお、本実施形態ではインクジェットヘッ
ドの駆動に伴う昇温時とその後の降温時の両方のデータ
を使用したが、十分に精度が得られるならばその必要は
なく、例えば昇温時のデータだけでも良い。

【００６４】また、第１ないし第３の実施形態では、イ
ンクジェットヘッドにおける吐出を単一の矩形パルスを
用いて行ったが、複数のパルスによって駆動しても良
い。また、駆動パルスの電圧を可変とすることにより、
駆動条件を変えるようにしても良い。

【００６５】さらに、上記各実施形態では、前記コゲは
がし駆動の駆動条件として、図４に示される前記バブル
が大気と連通しない条件のパルス幅のほぼ中央の値を定
めたが、十分に精度良くコゲはがし駆動の駆動条件を設
定できる場合は、バブルが大気と連通しない条件の範囲
内で、投入エネルギーが中央より大きめとなるように定
める方がよい場合がある。投入エネルギーが大きい方が
バブルも大きく成長し、一般に消泡時のキャビテーショ
ンも大きくなり、ヒータ上のコゲ堆積物や析出物を除去
する効果も大きくなるからである。

【００６６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、非連通駆動手段が予めインクジェットヘッド
を駆動し、このときのヘッドの非連通駆動に係る特性を
検知し、その検知結果に基づいて当該ヘッドの非連通駆
動条件を定めるので、そのヘッドの特性に適した非連通
駆動条件でヘッドを駆動できる。

【００６７】この結果、インクジェットヘッドや記録装
置の個体差や経時変化が大きい場合でも、吐出口を介し
て外気に連通しない状態での気泡の形成を安定して行う
ことができ、その気泡の消泡によるキャビテーションに
よるヒータ上のコゲ堆積物や析出物等の除去を常に良好
に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録
装置の概略斜視図である。

【図２】バブル連通吐出方式の一例の吐出メカニズムを
説明するためのインクジェットヘッドの断面図である。

【図３】非バブル連通吐出方式の一例の吐出メカニズム
を説明するためのインクジェットヘッドの断面図であ
る。

【図４】ヘッド駆動パルス幅とインク滴の吐出速度の相
関の一例を示す線図である。

【図５】本発明の第１実施形態におけるキャビテーショ
ンの発生データの取得を説明するための図である。

【図６】第１実施形態における上記データの処理を説明
するための図である。

【図７】第１実施形態における上記データの処理を説明
するための図である。

【図８】第１実施形態におけるコゲはがし駆動用データ
の決定処理の手順を示すフローチャートである。

【図９】本発明の第２実施形態に用いられるインク滴検
知のための装置の構成を説明するための図である。

【図１０】第２実施形態において上記インク滴検知によ
って得たデータの処理を説明するための図である。

【図１１】第２実施形態における上記データの処理を説
明するための図である。

【図１２】本発明の第３実施形態におけるインクジェッ
トヘッドの昇降温特性を説明するための図である。

【図１３】第３実施形態におけるインクジェットヘッド
の昇降温特性を説明するための図である。

【図１４】第３実施形態におけるインクジェットヘッド
の昇降温に関するデータの処理を説明するための図であ
る。

【図１５】熱エネルギーを利用してインクを吐出するイ
ンクジェットヘッドの一例の構造を示す分解斜視図であ
る。

【図１６】同様のインクジェットヘッドの他の例の構造
を示す分解斜視図である。

【符号の説明】

１１，２１１インクジェットヘッド１２キャリッジ１４吸引装置１０２電気熱変換素子（ヒータ）１０３インク路１２３インク吐出口１２５吐出口面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気泡を形成し、該気泡を吐出口を介して
外気と連通させるとともにインクを前記吐出口から吐出
させるインクジェットヘッドを用いて記録を行うインク
ジェット記録装置であって、気泡を形成しかつ該気泡が吐出口を介して外気と連通し
ない状態を形成せしめる非連通駆動手段と、該非連通駆動手段の駆動に係るインクジェットヘッドの
特性を検知するヘッド特性検知手段と、少なくとも該ヘッド特性検知手段により得られた情報に
基づき、前記非連通駆動手段の駆動条件を定める駆動条
件設定手段と、を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】前記非連通駆動手段は、気泡が吐出口を
介して大気と連通する駆動エネルギーより小さく、かつ
気泡を形成することができる大きさの駆動エネルギー
を、インクジェットヘッドの吐出ヒータに供給して駆動
を行うことを特徴とする請求項１に記載のインクジェッ
ト記録装置。
【請求項３】前記ヘッド特性検知手段は、複数段階の
駆動エネルギーでインクジェットヘッドを駆動し、音響
センサにより形成された気泡の消泡時のキャビテーショ
ンを検知することにより、当該インクジェットヘッドの
前記特性を検知することを特徴とする請求項１または２
に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】前記ヘッド特性検知手段は、複数段階の
駆動エネルギーでインクジェットヘッドを駆動し、当該
インクジェットヘッドからインクが吐出されたか否かを
検知することにより、当該インクジェットヘッドの前記
特性を検知することを特徴とする請求項１または２に記
載のインクジェット記録装置。
【請求項５】前記ヘッド特性検知手段は、インクジェ
ットヘッドから吐出されたインク滴を光源と光学センサ
との間の光路を通過させることが可能な位置に、当該イ
ンクジェットヘッドを位置せしめ、複数段階の駆動エネ
ルギーで当該インクジェットヘッドを駆動し、当該イン
クジェットヘッドからインクが吐出されたか否かをイン
クが前記光路を遮ったときの光学センサの出力より検知
し、該検知情報を用いてインクジェットヘッドの特性を
検知することを特徴とする請求項４に記載のインクジェ
ット記録装置。
【請求項６】前記ヘッド特性検知手段は、複数段階の
駆動エネルギーでインクジェットヘッドの駆動を行い、
該駆動に伴う昇温、吐出後の降温、または該昇温および
降温の少なくともいずれかの温度変化より、当該インク
ジェットヘッドよりインクが吐出されたか否かを検知
し、該検知情報を用いて当該インクジェットヘッドの特
性を検知することを特徴とする請求項４に記載のインク
ジェット記録装置。
【請求項７】前記駆動エネルギーは前記吐出ヒータに
供給する電気パルスのパルス幅であることを特徴とする
請求項１ないし６のいずれかに記載のインクジェット記
録装置。
【請求項８】気泡を形成し、該気泡を吐出口を介して
外気と連通させるとともにインクを前記吐出口から吐出
させるインクジェットヘッドを用いて記録を行うインク
ジェット記録装置におけるインクジェットヘッドの異物
除去方法であって、気泡を形成しかつ該気泡が吐出口を介して外気と連通し
ない状態を形成せしめる非連通駆動手段によりインクジ
ェットヘッドを駆動し、該駆動の結果から当該インクジェットヘッドの特性を検
知し、該検知に基づいて前記非連通駆動手段の駆動条件を定
め、該定められた駆動条件で前記非連通駆動手段が当該イン
クジェットヘッドを駆動することにより、当該インクジ
ェットヘッドの吐出ヒータ上に付着した異物を除去す
る、各ステップを有したことを特徴とするインクジェットヘ
ッドの異物除去方法。
【請求項９】前記非連通駆動手段は、気泡が吐出口を
介して大気と連通する駆動エネルギーより小さく、かつ
気泡を形成することができる大きさの駆動エネルギー
を、インクジェットヘッドの吐出ヒータに供給して駆動
を行うことを特徴とする請求項８に記載のインクジェッ
トヘッドの異物除去方法。
【請求項１０】前記駆動エネルギーは前記吐出ヒータ
に供給する電気パルスのパルス幅であることを特徴とす
る請求項９に記載のインクジェットヘッドの異物除去方
法。